이중곡률 철근콘크리트 전단벽의 비선형 해석을 위한 모델링 기법에 관한 연구

Abstract

본 연구는 벽식구조에서 상대적으로 춤이 큰 연결보에 의하여 이중곡률 거동을 나타내는 세장한 철근콘크리트 벽체의 비선형 응답특성을 분석하고자 하였다. 해석 모델의 신뢰도를 높이고 실무 적용 가능성을 평가하기 위해 섬유요소모델과 집중소성힌지모델 두 가지 해석기법을 비교하였으며, 연결보‑벽체 강성비가 벽체의 거동에 미치는 영향을 곡률 반전 현상 중심으로 분석하였다. 섬유요소모델은 단면 세분화를 통해 분산된 소성변형과 재료 비선형성을 정밀하게 모사할 수 있으며, 집중소성힌지모델은 강체 연결부와 집중소성힌지를 활용한 등가골조 모델을 통해 구조 요소를 효율적으로 모델링 할 수 있다. 해석 결과 기준 모델인 섬유요소모델과 비교하여 집중소성힌지 모델은 에너지 소산을 상대적으로 다소 과대평가하는 경향을 나타내었으나 대부분 초기강성, 최대강도, 이력곡선의 형상 등을 잘 모사하였다. 그러나 강성비가 7 보다 큰 일부 모델에 대해서는 섬유요소모델에 비해 에너지 소산 및 최대강도 등을 과소평가하는 결과를 나타내어 강성비가 비교적 큰 경우에는 반복하중에 따른 비선형 거동을 모사하는데 한계가 있는 것으로 나타났다. 강성비에 따른 해석 결과에서 한 개 층 상⋅하 벽체에 발생하는회전량에대한 분석 결과, 두 모델 모두 강성비 증가에 따라 벽체의 상⋅하단부 회전량의 합이 증가하는 경향을 보였으며, 이는 벽체 중심부의곡률 반전 발생과 일치하는 거동으로 나타났다. 연결보‑벽체의 강성비 변화에 따라 섬유요소모델은 상⋅하단부 회전량의 합이 크고 분산 또한큰 반면, 집중소성힌지모델은 응답이 추세선 주변에 밀집되며 95% 신뢰구간이 상대적으로 더 좁게 나타나 일관된 응답 특성을 보였다. 따라서반복하중 하에서 벽체의 이중곡률 거동을 예측하는 경우 집중소성힌지 모델이 해석의 신뢰도와 실용성 측면에서 유용한 것으로 사료된다.